Часть дипломной работы на тему Модернизация питательного электронасоса турбоприводом

Содержание:

Введение 3

1 Характеристика объекта моедрнизации 6

1.1 Характеристика Нерюнгринской ГРЭС 6

1.2 Характеристика оборудования Нерюнгринской ГРЭС 8

1.2.1 Котельное оборудование 9

1.2.2 Питательная установка 11

2 Paбoтa питaтeльныx нacocoв пpи пepeмeнныx нaгpузкax энepгoблoкa 16

3 Сравнительная характеристика электрических приводов и турбоприводов 18

4 Pacчeт эффeктивнocти пpимeнeния туpбoпpивoдa питaтeльнoгo нacoca нa энepгoблoкe К-210 22

5 Выбop оборудования питательной установки 29

5.1 Выбор питательного насоса и его привода 29

5.2 Выбор деаэратора 35

5.3 Выбор подогреватель низкого давления (ПНД) 36

5.4 Выбор подогреватель высокого давления (ПВД) 37

5.5 Выбор испарителя 41

6 Pacчeт зaтpaт нa пpoeктpиpoвaниe 43

Заключение 55

Список литературы 57

Введение:

В современном мире очень важную роль играют тепло- и электроэнергетика. Данные отрасли необходимы для жизнедеятельности всей страны, развития всех отраслей народного хозяйства, промышленности.

В настоящее время активно строятся новые предприятия, происходит расширение городов и поселков, следовательно, повышается количество потребителей тепло- и электроэнергии.

Однако сейчас большое количество энергетических предприятий Российской Федерации выработали свой ресурс полностью или более чем на 50 %, происходит нехватка мощностей, поэтому необходимо проектировать и строить новые мощные электростанции, оснащенные современным оборудованием, средствами измерения и автоматического управления теплоэнергетическим процессом.

Одним из способов увеличения количества выдаваемой мощности происходит за счет повышения коэффициента полезного действия работающих агрегатов и электрических станций в целом.

В дипломном проекте будет рассмотрен вопрос модернизации питательного электрического насоса турбоприводом взамен электрического привода.

Объект рассмотрения находится на территории Нерюнгринской Государственнйо районной электрической станции (ГРЭС), которая в свою очередь расположена на юге Республики Саха (Якутия) в городе Нерюнгри.

В якутской энергосистеме, как и в принципе в большинстве энергетических систем России, очень высок износ оборудования и электрических сетей в целом. На протяжении долгого времени темпы старения основных производственных фондов значительно опережали темпы их обновления. Деятельность электросетевых компаний по реконструкции и техническому перевооружению направлена на поддержание работоспособности действующего оборудования и на продление его ресурса [1].

Питательный насос относится к основному оборудованию ГРЭС наравне с котельной установкой. Эффективная работа питательных насосов и их надежность являются важными факторами для успешной эксплуатации ГРЭС.

Для привода питательных насосов небольших мощностей обычно используют асинхронный двигатель.

Режимы работы питательных насосов в значительной мере определяют экономичность работы энергетических блоков. Решение вопросов эффективного регулирования производительности и напора питательных насосов, позволяющих уменьшить износ самого насоса, трубопроводов и запорнорегулирующей арматуры, снизить потребление собственных нужд, является в настоящее время одним из основных факторов, обеспечивающих надежность работы, экономичность и маневренность оборудования.

Электрический привод прост в эксплуатации и имеет достаточно высокий КПД. Так как энергетические блоки на ГРЭС работают в режимах частых пусков и остановов из-за неравномерности графика нагрузки энергетической системы, то возникает необходимость в частых пусках асинхронных двигателей, на что последние не рассчитаны, особенно мощностью свыше 1000 кВт, у которых ресурс пусковых режимов весьма ограничен. Частые пуски асинхронных двигателей приводят к ускоренному износу обмоток статора и ротора, что увеличивает затраты на их ремонт и понижает надежность работы ГРЭС.

В связи с для повышения надежности ГРЭС, а также для решения проблемы увеличиения тепловой и электрической нагрузки целесообразно использовать взамен электропривода питательного насоса турбину.

Такое техническое решение экономически выгодно, может быть дополнительная выработка электрической энергии (за счет загрузки турбин) и снижения потребления электрической энергии на собственные нужды (за счет замены электропривода питательных насосов на турбопривод) Кроме того, турбопривод позволяет наиболее экономично регулировать производительность питательного насоса за счет изменения числа оборотов ротора.

Целью данной работы является решение задачи энергетического и электросбережения электропривода питательного насоса Нерюгринской ГРЭС путем модернизации его привода.

В данной работе будет рассмотрены следующие вопросы:

1) характеристика рассматриваемого объекта и его оборудования;

2) сравнение турбопривода и электропривода;

3) расчет эффективности применения турбопровода питательного насоса на энергоблоке К-210;

4) выбор приводной турбины;

5) расчет затрат на проектирование.

Актуальность темы дипломного проекта можно обосновать основными целями и приоритетами энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2030 года [2]. Развитие электроэнергетики должно обеспечить необходимыми энергетическими ресурсами начавшийся экономический рост во всех отраслях народного хозяйства.

Переходим к основной части дипломной работы.

Заключение:

В ходе данной дипломной работы были рассмотрены следующие вопросы.

В первой главе ознакомились с рассматриваемым объектом Нерюнгринская ГРЭС и оборудованием, установленными на ней.

Далее было проведено сравнение электрического привода и предлагаемого к установке урбопривода.

В четвертой главе был произведен расчет эффективности применения турбопровода питательного насоса на энергоблоке К-210, результаты которого приведены на рисунка 4.1-4.3, а также рассмотрены варианты включeния ТПН в тeплoвую cxeму энepгoблoкa в зaвиcимocти oт пapaмeтpoв пapa пepeд туpбoпpивoдoм и зa ним, нaличия или oтcутcтвия cтaнциoнныx пoтpeбитeлeй peдуциpoвaннoгo пapa, a тaкжe peжимoв paбoты ocнoвнoй туpбины.

В пятой главе был рассмотрен вопрос выбора оборудования питательной установки. Были выбраны питательный насос и его привод, деаэратор, подогреватели низкого и высокого давления, испаритель.

В последней главе рассчитаны затраты на проектирование.

Проведенные технико-экономические расчеты свидетельствуют о целесообразности применения турбопривода питательного насоса на энергоблоках 200 МВт с турбинами типа К-200-130.

Такое техническое решение особенно эффективно для блоков, участвующих в регулировочном режиме энергосистемы.

Регулирование оборотов ТПН позволяет обеспечить высокую маневренность энергоблока при работе в широком диапазоне нагрузок, значительно уменьшить энергопотребление на собственные нужды.

Снижение электрических собственных нужд за счет регулирования числа оборотов питательного насоса на режимах разгрузки турбины составит до 950 кВт, что соответствует экономии топлива до 2800 т.у.т./год.

При усредненном снижении собственных нужд на 700-800 кВт годовая экономия условного топлива составит порядка 2100 – 2200 т.у.т., в том числе дорогостоящего высокореакционного топлива.

Установка ТПН позволяет при разгрузке блока работать на скользящих параметрах, что улучшает условия работы металла, надежность и срок службы элементов котла и турбины, а также повышает экономичность энергоблока в целом.

При наличии резерва по паропроизводительности котла и собственных нужд в паре 10-20 ата, установка ТПН позволит получить дополнительную мощность главной турбины до 12-13 МВт. Экономия топлива, имеющая место при установке ТПН, позволит также снизить выбросы SO2, NOX, СО2, СО, пыли и значительно уменьшить плату за эти выбросы, особенно с учетом возросших с 2011 г налоговых ставок.

 

Фрагмент текста работы:

1 Характеристика объекта моедрнизации

1.1 Характеристика Нерюнгринской ГРЭС

Нерюнгринская ГРЭС действует на юге Республики Саха (Якутия) – в городе Нерюнгри, Серебряный бор и Беркакит.

Строительство Нерюнгринская ГРЭС было начато в 1980 году, в декабре 1983 года был введен в эксплуатацию первый энергоблок. После пуска третьего энергоблока 1985 году мощность станции составила 570/630 МВт.

Электрическая станция была построена впервые в мировой практике на площадке с сейсмичностью в 9-10 баллов, на высоте почти 1000 метров над уровнем моря, в условиях Крайнего Севера ‒ на тридцатиметровой вечной мерзлоте, при значительных годовых перепадах температуры.

Район расположения электростанции характеризуется сложностью климатических, геологических и гидрогеологических условий.

Климат – резко континентальный, с продолжительной, исключительно суровой зимой, коротким, теплым летом, кратковременными переходными сезонами. Абсолютный минимум температуры воздуха зимой достигает –61 ̊ С. Расчетная температура самой холодной пятидневки –49 ̊ С. Абсолютный максимум температуры воздуха летом +35 ̊ С. Продолжительность отопительного периода составляет 268 дней.

На площадке ГРЭС распространена «островная» многолетняя мерзлота мощностью до 30 метров.

На рисунке 1.1 приведена карта местности Нерюнгринской ГРЭС.

Рисунок 1.1 – Карта местности Нерюнгринской ГРЭС

Основные виды деятельности – это производство тепловой и электрической энергии.

В настоящее время электростанция включает в себя следующие энергоснабжающие объекты: Чульманская ТЭЦ мощностью 48 МВт, Нерюнгринская городская водогрейная котельная, а также магистральные и городские сети общей протяженностью 293 км, с температурным графиком работы 175 на 70 градусов. Близость угольного разреза, удобная транспортная схема долгие годы обеспечивает достаточно низкую себестоимость электроэнергии по сравнению с соседними регионами.

Нерюнгринская ГРЭС имеет резервы роста свой мощности при дальнейшем развитии региона и увеличении потребности в энергообеспечении за счет дополнительного строительства энергоблоков, имеющаяся база позволяет в кратчайшие сроки построить и ввести в эксплуатацию от двух до четырех энергоблоков аналогичной мощности.

В состав филиала входят две электрические станции и водогрейная котельная. Их общая установленная мощность:

— электрическая – 570 МВт;

— тепловая – 1873 МВт.

Ежегодный объем выработки энергии:

— электрической – порядка 3 млрд. кВтч;

— тепловой – порядка 2,3 млн. Гкал.

Вырабатываемая электрическая энергия обеспечивает потребности Нерюнгринского и Алданского районов Якутии, но большая ее часть передается в Амурскую область.

Основное вид топлива, применяемый на ГРЭС – это каменный уголь, добываемый на Нерюнгринском месторождении.

Протяженность магистральных теплотрасс филиала составляет почти 279 км в двухтрубном исполнении.

В составе основного оборудования Нерюнгринская ГРЭС входят:

— 2 энергетического блока с турбинами Т-180/120-130;

— 1 энергетический блок с турбиной К-210-130 и котлами ТПЕ-214 СЗХЛ;

— 3 водогрейных котла КВТК 100-150.

1.2 Характеристика оборудования Нерюнгринской ГРЭС

Как было сказано ранее, на Нерюнгринской ГРЭС установлены 3 энергетического блока с котлами типа ТПЕ-214 и турбинами типа

К-210-130-3 энергоблока ст. № 1, Т-180/210-130-1 энергоблоков ст. № 2, 3 и 3 пиковых водогрейных котла типа КВ-ТК-100-150.

Установленная электрическая мощность электростанции 570/630 МВт, тепловая мощность — 520 Гкал/ч (от отборов двух турбин Т-180/210-130-1 520 Гкал/ч и от водогрейных котлов ‒ 300 Гкал/ч).

Рассмотри более подробно котельное оборудование и питательную установку.

1.2.1 Котельное оборудование

Котельная часть представлена на Нерюнгринской ГРЭС тремя котлами ТПЕ-214 и тремя водогрейными котлами КВТК-100-150.

Производительность этих котлов равна 670 т/ч с параметрами острого пара Р_0=140 кгс/〖см〗^2 , t_0=545 °С и вторичного пара с давлением на входе в котел Р_вх=140 кгс/〖см〗^2 , на выходе из котла – Р_вых=24,4 кгс/〖см〗^2 .

Тепловая мощностью водогрейного котла 100 Гкал/ч каждого.

Ниже представлены характеристики котельного оборудования подразделений филиала «Нерюнгринская ГРЭС».

Котлоагрегат ТПЕ-214/С3ХЛ – однокорпусный, барабанный, вертикальноводотрубный, с естественной циркуляцией, вторичным перегревом пара, в газоплотном исполнении и П-образной компоновкой, с твёрдым шлакоудалением.

Изготовлен Таганрогским производственным объединением «Красный котельщик».

Технические характеристики котла ТПЕ-214 [3]:

типоразмер котла по ГОСТ ‒ Еп-670-13,8-545КТ;

температура подогрева воздуха ‒ 342 °C;

температура уходящих газов ‒ 133 °C;

температура питательной воды ‒ 244 °C;

КПД ‒ 91,5 %;

тип воздухоподогревателя ‒ регенеративный воздухо-подогреватель РВП;

вид топлива ‒ каменный уголь;

ширина ‒36 м;

глубина ‒ 45 м;

высота ‒ 67 м;

компановка котла ‒П-образная;